【摘要】：低壓直流開關(guān)作為日常生產(chǎn)和生活中必不可少的電器元件,因其優(yōu)越的性能、簡單的結(jié)構(gòu)、低廉的價位等優(yōu)勢,廣泛受到用戶的歡迎,一直沿用到現(xiàn)在。但在國際上開關(guān)電器競爭俞發(fā)激烈,如何提高產(chǎn)品的技術(shù)性能指標是目前研究的重點。目前,觸頭大多采用的是直線運動方式開斷的,通過改變觸頭的開斷方式,掌握觸頭不同開斷方式下電弧的動態(tài)特性,探索有利于電弧熄滅的觸頭開斷方式,對于縮小燃弧時間,減小電弧對觸頭的燒蝕有重要意義。本課題針對觸頭旋轉(zhuǎn)開斷對直流空氣電弧影響規(guī)律的研究,提出直線+旋轉(zhuǎn)運動的觸頭開斷方案,并與觸頭直線開斷過程中電弧的動態(tài)特性進行對比分析。以磁流體動力學理論(MHD)為基礎,建立三維直流空氣電弧的數(shù)學模型,通過多物理場耦合仿真得到觸頭不同開斷方式對直流空氣電弧運動過程中弧根位置、弧柱體流速和電弧溫度的對比分布。分析表明:觸頭直線+旋轉(zhuǎn)運動開斷較觸頭直線運動開斷加速了弧柱體的流動,加速了電弧溫度的降低,更有利于電弧熄滅。對于觸頭直線+旋轉(zhuǎn)運動開斷,通過改變觸頭的直線運動速度和旋轉(zhuǎn)運動速度,利用數(shù)值仿真計算從本質(zhì)上認識觸頭不同開斷速度下電弧動態(tài)特性差異的內(nèi)在機理,得到更有利于電弧熄滅的觸頭開斷速度配合。研究表明:在本文的速度范圍內(nèi),觸頭直線速度為1.2m/s、旋轉(zhuǎn)速度為1ms旋轉(zhuǎn)2°較其他觸頭開斷速度,更有利于電弧的熄滅。為驗證仿真結(jié)果,本文搭建實驗平臺。利用高速攝像機拍攝觸頭分斷過程中的電弧圖像,利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集電弧電壓、電弧電流波形,并分析觸頭不同開斷方式、不同開斷速度對電弧動態(tài)行為的影響。將實驗結(jié)果與相應條件下的仿真結(jié)果進行對比分析,仿真結(jié)果和實驗結(jié)果具有一致性。本文的研究內(nèi)容對于低壓電器觸頭開斷方式的改進有一定的指導意義。
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM501.2
【圖文】：

真軟件進行數(shù)值仿真分析。電弧的弧柱區(qū)域本質(zhì)上是熱等離子體性良好的特征，利用數(shù)值仿真對電弧的一些基本現(xiàn)象及運動過程基本特性及開關(guān)電器的開斷性能研究的重要輔助手段。本章針對直流空氣電弧動態(tài)特性的研究，提出直線+旋轉(zhuǎn)運動的觸頭開斷斷過程中電弧動態(tài)特性進行對比分析。為此，以磁流體動力學理論立三維直流空氣電弧的數(shù)學模型，通過多物理場耦合仿真得到兩流空氣電弧運動過程中弧根位置、弧柱體流速以及電弧溫度的對利于電弧熄滅的觸頭開斷方式。的開斷方案觸頭不同開斷方式下電弧的運動特性，本文提出直線+旋轉(zhuǎn)運動的觸頭直線開斷過程進行對比分析，如圖 3.1 所示。圖 3.1a 中，動觸做直線運動；圖 3.1b 中，動觸頭沿著圓柱的軸向下做直線運動的動。

沈陽工業(yè)大學碩士學位論文異甚至達到十個以上的數(shù)量級[61]。由于等離子體的這度等方面），相關(guān)學者常常將其進行分類研究。最常用據(jù)這個標準等離子體分為 3 類：非熱力學平衡態(tài)等離ium，NLTE）、熱力學平衡態(tài)等離子體（CompleteThe熱力學平衡態(tài)等離子體（Local Thermal Equilibrium，研究的直流空氣電弧，屬于熱等離子體的一種，從仿條件（LTE），其數(shù)值過程可以通過磁流體動力學（MH論（MHD）描述了電弧等離子體中各物理場相互作用離子體運動過程中各場量作用過程。

b XY 坐標系示意圖圖 3.3 觸頭開斷的幾何模型ig. 3.3 Geometric model of contact break過程時，靜觸頭保持不變，為研究斷時動觸頭以一定的速度向下運動下運動的同時做旋轉(zhuǎn)運動。計算區(qū)域中邊界是隨時間移動或者中采用網(wǎng)格變形和更新。網(wǎng)格變形網(wǎng)格變形時，指定動觸頭表面網(wǎng)動速度進行設置（觸頭直線+旋轉(zhuǎn)運速度這兩個速度）。初始網(wǎng)格劃分后解二階 Laplace 方程獲得計算區(qū)域格變形的期間，當網(wǎng)格質(zhì)量低于

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 史亞聞;曾萍;葛順鋒;;大容量交流接觸器滅弧性能的試驗研究[J];電器與能效管理技術(shù);2015年09期

2 陳培國;;低壓開關(guān)電器的發(fā)展趨勢及合理選用[J];電世界;2015年03期

3 榮命哲;劉定新;李美;王偉宗;;非平衡態(tài)等離子體的仿真研究現(xiàn)狀與新進展[J];電工技術(shù)學報;2014年06期

4 王蕾;陳樂生;;開關(guān)電弧仿真數(shù)學模型研究進展[J];電工材料;2013年03期

5 陳偉陽;歐世峰;王莉;;直流接觸器電弧特性的仿真和試驗研究[J];低壓電器;2013年01期

6 楊飛;榮命哲;吳翊;史強;劉增超;馬瑞光;陳勝;;考慮柵片燒蝕金屬蒸氣的柵片切割空氣電弧仿真與實驗研究[J];物理學報;2011年05期

7 季良;陳德桂;劉穎異;李興文;紐春萍;;利用電弧動態(tài)數(shù)學模型的低壓斷路器開斷過程仿真分析[J];中國電機工程學報;2009年21期

8 李興文;陳德桂;;空氣開關(guān)電弧的磁流體動力學建模及特性仿真[J];中國電機工程學報;2007年21期

9 楊茜;榮命哲;吳翊;孫志強;;低壓斷路器中空氣電弧重擊穿現(xiàn)象的仿真與實驗研究[J];中國電機工程學報;2007年06期

10 李興文;陳德桂;孫海濤;;考慮器壁侵蝕影響的空氣電弧特性仿真研究[J];低壓電器;2006年04期

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 劉亞奇;橋式觸頭分斷電弧特性實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

本文編號：2745429